JPH05321795A - Fuel supplying device for engine - Google Patents
Fuel supplying device for engineInfo
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- JPH05321795A JPH05321795A JP4131296A JP13129692A JPH05321795A JP H05321795 A JPH05321795 A JP H05321795A JP 4131296 A JP4131296 A JP 4131296A JP 13129692 A JP13129692 A JP 13129692A JP H05321795 A JPH05321795 A JP H05321795A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの燃焼室ごと
にＰ吸気ポートおよびＳ吸気ポートが設けられ、Ｓ吸気
ポート側の吸気通路に低負荷運転領域で閉じる開閉弁が
設けられた燃料供給装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel supply in which a P intake port and an S intake port are provided for each combustion chamber of an engine, and an on-off valve which is closed in a low load operation region is provided in an intake passage on the S intake port side. It relates to the device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、この種のエンジンの燃料供給装
置では、低負荷運転領域でＰ吸気ポートからのみエアを
上記燃焼室に供給する一方、高負荷運転領域で上記開閉
弁を開いてＰ，Ｓの両吸気ポートからエアを供給するこ
とが行われている。すなわち、低負荷運転領域におい
て、Ｓ吸気ポートからのエア流を止めることによりＰ吸
気ポートからの十分な吸気流速を確保して燃焼室内での
スワールの生成を図る一方、高負荷運転領域において、
Ｐ，Ｓの両吸気ポートから吸気の十分な充填効率を確保
するものである。2. Description of the Related Art Generally, in a fuel supply system for an engine of this type, air is supplied to the combustion chamber only from a P intake port in a low load operation region, while the on-off valve is opened to P, in a high load operation region. Air is being supplied from both intake ports of S. That is, in the low load operation region, the air flow from the S intake port is stopped to secure a sufficient intake flow velocity from the P intake port to generate swirl in the combustion chamber, while in the high load operation region,
This is to ensure a sufficient charging efficiency of intake air from both P and S intake ports.
【０００３】そして、このような燃料供給装置におい
て、従来より、Ｐ吸気ポート側の吸気通路に燃料噴射弁
を設け、かつ、この燃料噴射弁の位置をＳ吸気ポート側
にオフセットさせたものが知られている（例えば、特公
平２−２０８２８号公報参照）。これは、上記燃料噴射
弁からの噴射燃料をＰ吸気ポートの壁面に衝突させて吸
気との接触面積を増大させることにより、低負荷運転領
域での気化の促進を図り、ひいては燃焼性の向上を図る
ものである。この他、Ｐ，Ｓの両吸気ポートの各吸気通
路に燃料噴射弁を設け、Ｐ吸気ポート側の燃料噴射弁の
噴霧角を大に、Ｓ吸気ポート側の燃料噴射弁の噴霧角を
小にそれぞれ設定したものも知られている（実開昭６１
−１６９２７１号公報参照）。これは、低負荷運転領域
において、上記Ｐ吸気ポート側の燃料噴射弁からの燃料
を大噴霧角で噴射させることにより燃料とエアとの気
化、霧化の促進を図る一方、高負荷運転領域において、
Ｓ吸気ポート側の燃料噴射弁からの燃料を小噴霧角で噴
射させることにより、吸気抵抗を低減させて上記充填効
率のより一層の向上を図るものである。In such a fuel supply device, a fuel injection valve is conventionally provided in the intake passage on the P intake port side, and the position of the fuel injection valve is offset to the S intake port side. (See, for example, Japanese Patent Publication No. 2-20828). This collides the fuel injected from the fuel injection valve with the wall surface of the P intake port to increase the contact area with the intake air, thereby promoting the vaporization in the low load operation region and improving the combustibility. It is intended. In addition, a fuel injection valve is provided in each intake passage of both P and S intake ports to increase the spray angle of the fuel injection valve on the P intake port side and decrease the spray angle of the fuel injection valve on the S intake port side. It is also known that each has been set (Actual Kaisho 61
-169271). This is to promote vaporization and atomization of the fuel and air by injecting the fuel from the fuel injection valve on the side of the P intake port at a large spray angle in the low load operation region, while in the high load operation region. ,
By injecting the fuel from the fuel injection valve on the S intake port side at a small spray angle, the intake resistance is reduced and the filling efficiency is further improved.
【０００４】つまり、従来のエンジンの燃料供給装置
は、Ｓ吸気ポートからの吸気を止めた低負荷運転領域に
おいて、気化、霧化を促進するほど、その低負荷運転領
域での燃焼安定性の向上に寄与しうるものであるとの考
え方に基いている。このため、Ｐ吸気ポート側の燃料噴
射弁から噴射する燃料の噴霧角を大にして吸気と接触す
る領域を大にしたり、Ｐ吸気ポートの壁面に衝突させて
吸気との接触面積を増大させたりしている。That is, in the conventional fuel supply system for an engine, as the vaporization and atomization are promoted in the low load operating region where the intake air from the S intake port is stopped, the combustion stability in the low load operating region is improved. It is based on the idea that it can contribute to. For this reason, the spray angle of the fuel injected from the fuel injection valve on the P intake port side is increased to increase the area in contact with the intake air, or the contact area with the intake air is increased by colliding with the wall surface of the P intake port. is doing.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、エミ
ッション性能および燃費性能の向上を図るために、理論
空燃比よりもリーン側の空燃比にした混合気を燃焼させ
る、いわゆるリーンバーンの達成が要求されている。こ
の場合、特に、低負荷運転領域において、供給される混
合気が少ない上、さらに、その混合気が稀薄化されるた
め、特に、着火性の維持、向上を図る必要がある。従っ
て、１つの燃焼室に２つの吸気ポートを設け、その燃焼
室の略中央部に点火プラグを配置したエンジンにおい
て、特に、低負荷運転領域での着火性向上を図るため
に、上記点火プラグの回りに比較的リッチな混合気層を
形成する成層化を十分に図る必要がある。By the way, in recent years, in order to improve emission performance and fuel efficiency performance, it is required to achieve so-called lean burn, in which an air-fuel mixture leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is burned. Has been done. In this case, particularly in the low load operation region, the supplied air-fuel mixture is small and the air-fuel mixture is diluted, so that it is particularly necessary to maintain and improve the ignitability. Therefore, in an engine in which two intake ports are provided in one combustion chamber and the ignition plug is arranged substantially in the center of the combustion chamber, in order to improve the ignitability particularly in a low load operation region, It is necessary to achieve sufficient stratification to form a relatively rich air-fuel mixture layer around it.
【０００６】しかし、上記Ｐ吸気ポート側に設ける燃料
噴射弁をＳ吸気ポート側にオフセットして配置したもの
では、気化、霧化の促進は図れるものの、その気化され
た燃料の本体部分はスワールにのって燃焼室の円周側位
置に流されてしまい、燃焼室の略中央部に配置された点
火プラグに対して成層化を十分に図ることができない。
このため、着火性が不十分となるおそれがある。また、
上記Ｐ吸気ポート側に設ける燃料噴射弁を大噴霧角にし
たものでは、気化、霧化の促進は図れるものの、その気
化された燃料の本体部分が上記のものと同様にスワール
にのってしまい、成層化を十分に図ることができない。However, in the case where the fuel injection valve provided on the P intake port side is arranged offset to the S intake port side, although the vaporization and atomization can be promoted, the main body portion of the vaporized fuel is swirled. As a result, the fuel flows to the position on the circumferential side of the combustion chamber, and it is not possible to sufficiently stratify the ignition plug arranged in the substantially central portion of the combustion chamber.
Therefore, the ignitability may be insufficient. Also,
If the fuel injection valve provided on the P intake port side has a large spray angle, vaporization and atomization can be promoted, but the main body of the vaporized fuel will be swirled like the above. However, stratification cannot be sufficiently achieved.
【０００７】一方、高負荷運転領域において、出力の増
大要求に応じて、空燃比をリッチ側に補正する場合、燃
焼室内での燃料と空気との十分なミキシングを図る必要
がある。また、この場合、リーンバーン状態から出力増
大要求に応じて空燃比をリッチ側に徐々に増大させる
と、その途中段階で窒素酸化物（ＮＯｘ）が一時的に増
大するという不都合がある。On the other hand, in the high load operation region, when the air-fuel ratio is corrected to the rich side in response to the output increase request, it is necessary to sufficiently mix the fuel and air in the combustion chamber. Further, in this case, when the air-fuel ratio is gradually increased from the lean burn state to the rich side in response to the output increase request, there is a disadvantage that nitrogen oxide (NOx) temporarily increases in the middle stage.
【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、低負荷運転領
域における成層化の促進を図ることにより着火性、燃焼
安定性の向上を図り、良好なリーンバーンを達成すると
ともに、高負荷運転領域におけるミキシングの向上を図
り、全体として燃費改善を図ることにある。また、他の
目的とするところは、低負荷運転領域から高負荷運転領
域への移行に際してＮＯｘ発生の増大を抑制することに
ある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to improve ignition performance and combustion stability by promoting stratification in a low load operation region. The goal is to achieve good lean burn, improve mixing in the high-load operating range, and improve fuel efficiency as a whole. Another object is to suppress an increase in NOx generation when shifting from a low load operating range to a high load operating range.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、特に、低負荷運転領域にお
けるリーンバーンの安定性を図るために、気化、霧化の
促進を図るよりも、むしろ、成層化の促進による着火性
の向上を図ることの方がより重要である点に着目したも
のである。そして、エンジンの燃焼室に、この燃焼室に
スワールを生成させるスワール生成用のＰ吸気ポート
と、Ｓ吸気ポートとが互いに独立して開口され、Ｐ吸気
通路がＰ吸気ポートを介して連通され、かつ、Ｓ吸気通
路がＳ吸気ポートを介して連通されており、上記Ｓ吸気
通路に低負荷運転領域で閉じる開閉弁が設けられたもの
を前提とし、このものにおいて、以下の燃料噴射弁と、
空燃比設定手段と、噴霧角変更手段とを備える構成とす
るものである。すなわち、上記燃料噴射弁を、Ｐ吸気通
路およびＳ吸気通路の内のＰ吸気通路に設け、かつ、そ
の噴射中心軸を上記燃焼室におけるＰ吸気ポートの開口
部の中心位置より上記燃焼室の略中心部に配置された点
火プラグ寄りに指向するように配置する。また、上記空
燃比設定手段を、理論空燃比よりもリーン側の空燃比で
燃料供給が行われるリーン領域を上記開閉弁が閉状態と
なる低負荷運転領域に設定し、かつ、上記理論空燃比よ
りもリッチ側の空燃比で燃料供給が行われるリッチ領域
を上記開閉弁が開状態となる他の運転領域に設定するよ
うに構成する。さらに、上記噴霧角変更手段を、上記空
燃比設定手段により設定されたリーン領域で、上記燃料
噴射弁の噴射中心軸を中心として燃料が拡散される範囲
の内角である噴霧角をリッチ領域における噴霧角よりも
小さくするように構成する。In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 promotes vaporization and atomization, in particular, in order to stabilize the lean burn in a low load operation region. Rather than focusing on the point, it is more important to improve the ignitability by promoting the stratification. Then, in the combustion chamber of the engine, a P intake port for swirl generation for generating swirl in the combustion chamber and an S intake port are opened independently of each other, and a P intake passage is communicated via the P intake port, Further, on the premise that the S intake passage is communicated with each other through the S intake port, and the S intake passage is provided with an opening / closing valve that closes in a low load operation region, in which the following fuel injection valve,
The air-fuel ratio setting means and the spray angle changing means are provided. That is, the fuel injection valve is provided in the P intake passage of the P intake passage and the S intake passage, and the injection center axis of the fuel injection valve is substantially closer to the center of the opening of the P intake port in the combustion chamber than the center of the combustion chamber. It is arranged so as to be directed toward the spark plug arranged at the center. The air-fuel ratio setting means sets a lean region where fuel is supplied at an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio to a low load operation region where the on-off valve is closed, and the theoretical air-fuel ratio. A rich region in which fuel is supplied at an air-fuel ratio on the richer side than that is set to another operating region in which the on-off valve is opened. Further, the spray angle changing means is configured to adjust the spray angle, which is an inner angle of a range in which fuel is diffused around the injection center axis of the fuel injection valve, in the lean area set by the air-fuel ratio setting means in the rich area. It is configured to be smaller than the corner.
【００１０】また、請求項２記載の発明は、上記請求項
１記載の発明において、空燃比設定手段を、リーン領域
と、このリーン領域に隣接して領域設定されるリッチ領
域とを運転状態に応じて相互に切換えるように構成す
る。そして、噴霧角変更手段を、上記空燃比設定手段で
のリーン領域からリッチ領域への切換に同期してリーン
領域の噴霧角よりも大きい噴霧角に変更するように構成
するものである。According to a second aspect of the present invention, in the above-mentioned first aspect of the invention, the air-fuel ratio setting means sets the lean region and a rich region adjacent to the lean region to an operating state. It is configured so that they can be switched to each other in response. The spray angle changing means is configured to change the spray angle to a larger spray angle than the lean area in synchronization with the switching from the lean area to the rich area by the air-fuel ratio setting means.
【００１１】さらに、請求項３記載の発明は、上記請求
項１記載の発明における噴霧角および噴射中心軸の方向
をより具体的に特定したものである。すなわち、リーン
領域における噴霧角をＰ吸気ポートの壁面に衝突しない
範囲に設定し、かつ、上記噴射中心軸を上記点火プラグ
近傍を指向させて設定する構成とするものである。Further, the invention according to claim 3 more specifically specifies the directions of the spray angle and the injection central axis in the invention according to claim 1. That is, the spray angle in the lean region is set in a range where it does not collide with the wall surface of the P intake port, and the injection center axis is set to be oriented in the vicinity of the spark plug.
【００１２】[0012]
【作用】上記の構成により、請求項１記載の発明では、
低負荷運転領域にある場合、開閉弁が閉じられてＰ吸気
通路からの吸気により燃焼室にスワールが生成される。
併せて、空燃比設定手段によりリーン領域の設定が行わ
れてリーン側の空燃比による燃料供給が行われるととも
に、噴霧角変更手段により燃料噴射弁の噴霧角がリッチ
領域よりも小さく変更される。これにより、燃料噴射弁
から点火プラグ寄りに指向された噴射中心軸を中心とす
る比較的狭い範囲で燃料が噴霧されて、その噴霧された
燃料の本体部分が上記スワールに載らずに点火プラグの
近傍に到達される。このため、リーン領域での空燃比設
定が行われていても、上記点火プラグの近傍にリッチな
混合気を形成する成層化が確実に図られ、着火性の向上
が図られる。これにより、リーンバーンにおける燃焼安
定性の向上が図られ、さらに、着火性の向上が図られる
分、リーン領域の高負荷側への拡大が図られる。With the above construction, in the invention according to claim 1,
In the low load operation region, the on-off valve is closed and the swirl is generated in the combustion chamber by the intake air from the P intake passage.
At the same time, the lean region is set by the air-fuel ratio setting device to supply the fuel at the lean side air-fuel ratio, and the spray angle of the fuel injection valve is changed to be smaller than that in the rich region by the spray angle changing device. As a result, fuel is sprayed in a relatively narrow range centered on the injection center axis that is directed toward the spark plug from the fuel injection valve, and the main body of the sprayed fuel does not rest on the swirl and Reached the neighborhood. Therefore, even if the air-fuel ratio is set in the lean region, stratification that forms a rich air-fuel mixture in the vicinity of the spark plug is reliably achieved, and ignitability is improved. As a result, the combustion stability in lean burn is improved, and further, the ignitability is improved, so that the lean region is expanded to the high load side.
【００１３】一方、運転状態が高負荷運転領域にある場
合、開閉弁が開かれてＰおよびＳの吸気ポートからの吸
気となるとともに、燃料噴射弁の噴霧角がリーン領域よ
りも大きくなる。このため、上記燃料噴射弁からの噴霧
燃料の拡散範囲が上記リーン領域の範囲よりも拡大し
て、その燃料が上記Ｐ吸気ポートからのスワールに載せ
られる。そして、この燃料の載ったスワールが、Ｓ吸気
ポートからの吸気により乱されるため、上記Ｐ吸気ポー
トからの燃料と空気とのミキシングが行われる。しか
も、上記燃料噴射弁から噴射される燃料は、リッチ領域
の空燃比設定がなされているため、上記ミキシングの促
進と相俟って、上記高負荷運転領域での出力要求が満足
される。On the other hand, when the operating condition is in the high load operating region, the on-off valve is opened to allow intake from the P and S intake ports, and the spray angle of the fuel injection valve becomes larger than in the lean region. Therefore, the diffusion range of the sprayed fuel from the fuel injection valve is wider than the lean region, and the fuel is placed on the swirl from the P intake port. Then, the swirl on which the fuel is placed is disturbed by the intake air from the S intake port, so that the fuel and air from the P intake port are mixed. Moreover, since the fuel injected from the fuel injection valve has the air-fuel ratio set in the rich region, the output demand in the high load operation region is satisfied together with the promotion of the mixing.
【００１４】また、請求項２記載の発明では、上記請求
項１記載の発明による作用に加えて、空燃比設定手段に
おいて上記リーン領域とリッチ領域とが隣り合わせで領
域設定されて、低負荷運転領域〜高負荷運転領域の運転
状態に応じてリーン領域とリッチ領域とに相互に切換え
られる。すなわち、空燃比が徐々に増減されるのではな
く、リーン側およびリッチ側の２つの空燃比間で一気に
変更される。このため、そのリーン側およびリッチ側空
燃比の各値の設定をＮＯｘの発生が最大となる値１６付
近を挟んでリーン側およびリッチ側の値を選択すること
により、空燃比を徐々に増減させて上記空燃比値１６に
よる燃料供給を行なう場合と比べて、ＮＯｘの発生の増
大が抑制される。そして、噴霧角変更手段により、上記
リーン側空燃比とリッチ側空燃比との切換に同期させ
て、燃料噴射弁の噴霧角の大小切換が行われるため、上
記ＮＯｘ発生の増大抑制がより効果的に行われる。Further, in the invention described in claim 2, in addition to the operation according to the invention described in claim 1, the lean region and the rich region are set adjacent to each other in the air-fuel ratio setting means, and the low load operation region is set. ~ The lean region and the rich region are switched to each other depending on the operating state of the high load operating region. That is, the air-fuel ratio is not gradually increased or decreased, but is changed at once between the lean side and the rich side. Therefore, the lean-side and rich-side air-fuel ratios are set so that the lean-side and rich-side air-fuel ratios are set around the value 16 where NOx is maximized, and the lean-side and rich-side values are selected to gradually increase or decrease the air-fuel ratio. As compared with the case where the fuel is supplied at the air-fuel ratio value of 16, the increase in the generation of NOx is suppressed. Then, the spray angle changing means switches the spray angle of the fuel injection valve between large and small in synchronism with the switching between the lean side air-fuel ratio and the rich side air-fuel ratio, so that the increase in NOx generation can be suppressed more effectively. To be done.
【００１５】さらに、請求項３記載の発明では、リーン
領域における噴霧角がＰ吸気ポートの壁面に衝突しない
範囲に設定されるため噴霧燃料のほぼすべてが燃焼室内
に噴射されるとともに、燃料噴射弁の噴射中心軸が点火
プラグ近傍を指向しているため、上記噴霧燃料の点火プ
ラグまでの到達がより確実に達成され、これにより、上
記請求項１記載の発明による作用がより確実に達成され
る。Further, according to the third aspect of the invention, since the spray angle in the lean region is set to a range that does not collide with the wall surface of the P intake port, almost all of the spray fuel is injected into the combustion chamber and the fuel injection valve Since the injection central axis of is directed toward the vicinity of the spark plug, the atomized fuel can be more reliably reached to the spark plug, and thus the operation according to the invention of claim 1 can be more reliably achieved. ..
【００１６】[0016]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１７】図１および図２は、本発明の実施例に係る
燃料供給装置を適用したエンジンを示す。なお、同図で
は１つのシリンダをのみ示すが他のシリンダについても
同じ構成である。このため、以下、上記１つのシリンダ
についてのみ説明し、他のシリンダについての説明を省
略する。1 and 2 show an engine to which a fuel supply device according to an embodiment of the present invention is applied. Although only one cylinder is shown in the figure, other cylinders have the same structure. Therefore, only one cylinder will be described below, and description of the other cylinders will be omitted.
【００１８】同図において、１はエンジンであり、この
エンジン１はシリンダ２を形成するシリンダブロック３
（図２にのみ示す）と、このシリンダブロック３の上面
に接合されたシリンダヘッド４と、上記シリンダ２内を
往復動するピストン５とを備えている。そして、上記シ
リンダ２内において、上記シリンダヘッド４の下面およ
び上記ピストン５の頂面により区画されて燃焼室６が形
成されており、点火プラグ７が上記シリンダヘッド４の
下面の上記燃焼室６に臨む中央位置に取付けられてい
る。In the figure, 1 is an engine, and this engine 1 is a cylinder block 3 forming a cylinder 2.
(Only shown in FIG. 2), a cylinder head 4 joined to the upper surface of the cylinder block 3, and a piston 5 that reciprocates in the cylinder 2. In the cylinder 2, a combustion chamber 6 is formed by being divided by the lower surface of the cylinder head 4 and the top surface of the piston 5, and a spark plug 7 is provided in the combustion chamber 6 on the lower surface of the cylinder head 4. It is installed in the central position facing.
【００１９】上記燃焼室６には、Ｐ（プライマリ）およ
びＳ（セカンダリ）の２つの吸気ポート８，９と、２つ
の排気ポート１０，１１が互いに独立して開口されてい
る。上記各吸気ポート８，９の上記燃焼室６の開口部に
吸気弁１２が、また、上記各排気ポート１０，１１に排
気弁１３がそれぞれ設けられている。各吸排気弁１２，
１３は所定のタイミングで開閉されて上記燃焼室６に吸
気を導入して排気を導出するようになっている。In the combustion chamber 6, two intake ports 8 and 9 of P (primary) and S (secondary) and two exhaust ports 10 and 11 are opened independently of each other. An intake valve 12 is provided at the opening of the combustion chamber 6 of each of the intake ports 8 and 9, and an exhaust valve 13 is provided at each of the exhaust ports 10 and 11. Each intake / exhaust valve 12,
Reference numeral 13 is opened and closed at a predetermined timing to introduce intake air into the combustion chamber 6 and exhaust exhaust gas.
【００２０】上記２つの吸気ポート８，９は上記シリン
ダ２の軸心Ｏを通るエンジンの各シリンダの配列方向軸
Ｌを挟んだ一側に、上記２つの排気ポート１０，１１は
他側にそれぞれ配置されて、両者８，９、１０，１１が
相対向するように位置付けられている。そして、上記Ｐ
吸気ポート８は上記シリンダ２の内周面の接線方向を指
向するように開口されており、このＰ吸気ポート８から
の吸気により上記シリンダ２の円周側位置を流れる渦流
であるスワールを生成するようになっている。また、上
記Ｓ吸気ポート９は上記Ｐ吸気ポート８よりもシリンダ
２の下方を指向するように開口されており、このＳ吸気
ポート９からの吸気により上記シリンダ２の垂直方向の
渦流であるタンブルを生成するようになっている。The two intake ports 8 and 9 are located on one side sandwiching the arrangement direction axis L of each cylinder of the engine passing through the axis O of the cylinder 2, and the two exhaust ports 10 and 11 are located on the other side. They are arranged so that the two 8, 9, 10 and 11 face each other. And the above P
The intake port 8 is opened so as to be directed in the tangential direction of the inner peripheral surface of the cylinder 2, and the intake air from the P intake port 8 generates a swirl which is a vortex flow flowing in the circumferential position of the cylinder 2. It is like this. Further, the S intake port 9 is opened so as to be directed to the lower side of the cylinder 2 than the P intake port 8, and the tumble that is a vertical vortex flow of the cylinder 2 is generated by the intake from the S intake port 9. It is designed to generate.
【００２１】上記Ｐ吸気ポート８にはＰ吸気通路１４
が、また、上記Ｓ吸気ポート９にはＳ吸気通路１５がそ
れぞれ連通されており、このＰおよびＳの吸気通路１
４，１５は各上流端位置で１つの共通吸気通路１６に連
通されている。そして、この共通吸気通路１６の上流側
には図示しないエアクリーナ、エアフローメータおよび
スロットル弁などが設けられ、これらを介して上記共通
吸気通路１６に外気が導入されて、この外気が上記共通
吸気通路１６から分岐して上記ＰおよびＳの２つの吸気
通路１４，１５に導入されようになっている。A P intake passage 14 is provided in the P intake port 8.
However, an S intake passage 15 is communicated with the S intake port 9, and the P and S intake passages 1 are connected to each other.
4, 15 are connected to one common intake passage 16 at each upstream end position. An unillustrated air cleaner, an air flow meter, a throttle valve, and the like are provided on the upstream side of the common intake passage 16, and outside air is introduced into the common intake passage 16 via these, and the outside air is introduced into the common intake passage 16 by the outside air. It is designed to be branched from and introduced into the two intake passages 14 and 15 of P and S.
【００２２】上記Ｐ吸気通路１４の所定位置には燃料噴
射弁１７が設けられており、この燃料噴射弁１７はコン
トロールユニット１８からの出力信号により所定のタイ
ミングおよび所定の空燃比に基いて供給された燃料を噴
射するようになっている。また、上記Ｓ吸気通路１５の
所定位置にはアクチュエータ１９ａの駆動により開閉作
動される開閉弁１９が設けられており、この開閉弁１９
は上記コントロールユニット１８からの出力信号により
所定のタイミングで上記Ｓ吸気通路１５を全開状態また
は全閉もしくは微小開度の閉状態に変換するようになっ
ている。A fuel injection valve 17 is provided at a predetermined position of the P intake passage 14, and the fuel injection valve 17 is supplied based on an output signal from the control unit 18 at a predetermined timing and a predetermined air-fuel ratio. It is designed to inject fuel. An open / close valve 19 that is opened / closed by driving an actuator 19a is provided at a predetermined position of the S intake passage 15.
Is adapted to convert the S intake passage 15 into a fully open state or a fully closed state or a closed state with a small opening degree at a predetermined timing by an output signal from the control unit 18.
【００２３】上記燃料噴射弁１７の噴射中心軸Ｘは、Ｐ
吸気ポート８の燃焼室６への開口部中心位置から上記点
火プラグ７寄りに偏向されて点火プラグ７の近傍を指向
するように設定されている。そして、上記燃料噴射弁１
７には、上記噴射中心軸Ｘを中心として噴霧される燃料
の拡散範囲である噴霧角を大小の２段階に変更する噴霧
角変更手段２０が付設されている。この噴霧角変更手段
２０は回転による位置変換により上記燃料噴射弁１７の
噴孔径を大小に相互に変更する噴孔径変更部材２１と、
この噴孔径変更部材２１を回転作動させるアクチュエー
タ２２とから構成されている。そして、このアクチュエ
ータ２２が上記コントロールユニット１８からの出力信
号により駆動されて、上記燃料噴射弁１７の噴霧角が所
定のタイミングで変更されるようになっている。The injection center axis X of the fuel injection valve 17 is P
The intake port 8 is set so as to be deflected from the center position of the opening of the intake port 8 to the combustion chamber 6 toward the ignition plug 7 and directed toward the vicinity of the ignition plug 7. Then, the fuel injection valve 1
A spray angle changing means 20 for changing the spray angle, which is the diffusion range of the fuel sprayed around the injection center axis X, into two steps, large and small, is attached to the device 7. The spray angle changing means 20 includes a nozzle hole diameter changing member 21 for mutually changing the nozzle hole diameter of the fuel injection valve 17 by changing the position by rotation.
It is composed of an actuator 22 for rotating the injection hole diameter changing member 21. The actuator 22 is driven by the output signal from the control unit 18, and the spray angle of the fuel injection valve 17 is changed at a predetermined timing.
【００２４】上記噴孔径変更部材２１は、図３ないし図
５に詳細に示すように、上記燃料噴射弁１７のノズル先
端の噴孔１７ａを遮蔽するように重ねられた扇板状の本
体２３と、この本体２３の付け根位置に固定されたピン
２４とから構成されている。上記本体２３には、所定径
の第１の孔２５が上記噴孔１７ａと相対向する回転軌跡
上の一側位置に、上記第１の孔２５よりも大きい所定径
の第２の孔２６が他側位置にそれぞれ貫通して形成され
ている。上記第１の孔２５の孔径は上記噴孔１７ａと連
通した小噴霧角設定状態（図３の一点鎖線および図４に
示す状態）で、上記燃料噴射弁１７からの噴霧が比較的
小さい噴霧角θ1 （例えば１０〜２０度）の範囲に拡散
されるように設定されている。また、上記第２の孔２６
の孔径は上記噴孔１７ａと連通した大噴霧角設定状態
（図３の実線および図５に示す状態）で、上記燃料噴射
弁１７の噴霧が比較的大きい噴霧角θ2 （例えば３０〜
６０度）の範囲に拡散されるように設定されている。そ
して、上記本体２３は上記小噴霧角設定状態と大噴霧角
設定状態との間を上記ピン軸Ｃの回りに回転移動可能に
上記ピン２４により支持されており、上記アクチュエー
タ２２の駆動に伴い上記ピン２４が正逆回転作動される
ことにより、上記燃料噴射弁１７の噴霧角が上記噴霧角
θ1 とθ2 とに相互に変換されるようになっている。The injection hole diameter changing member 21, as shown in detail in FIGS. 3 to 5, has a fan plate-shaped main body 23 that is superposed so as to shield the injection hole 17a at the tip of the nozzle of the fuel injection valve 17. , A pin 24 fixed at the base position of the main body 23. A second hole 26 having a predetermined diameter larger than that of the first hole 25 is formed in the main body 23 at a position on one side of the rotation trajectory where the first hole 25 having a predetermined diameter faces the injection hole 17a. It is formed so as to penetrate to the other side position. The diameter of the first hole 25 has a small spray angle in which the spray from the fuel injection valve 17 is relatively small in the small spray angle setting state (the state shown by the alternate long and short dash line in FIG. 3 and FIG. 4) communicating with the injection hole 17a. It is set so as to be diffused in the range of θ 1 (for example, 10 to 20 degrees). In addition, the second hole 26
Has a relatively large spray angle θ 2 (for example, 30 to 30) when the fuel injection valve 17 sprays in a large spray angle setting state (state shown by the solid line in FIG. 3 and FIG. 5) communicating with the injection hole 17a.
It is set so that it is diffused in the range of 60 degrees. The main body 23 is supported by the pin 24 so as to be rotatable about the pin axis C between the small spray angle setting state and the large spray angle setting state. By rotating the pin 24 in the forward and reverse directions, the spray angle of the fuel injection valve 17 is converted into the spray angles θ 1 and θ 2 .
【００２５】上記小噴霧角設定状態における噴霧角θ1
は、図１および図２に二点鎖線で示すように、燃料噴射
弁１７から噴霧された燃料が、特に、Ｐ吸気ポート８の
壁面に付着しない範囲に設定されて、その噴霧された燃
料のすべてが上記Ｐ吸気ポート８に衝突することなく燃
焼室６まで到達するようになっている。また、その燃料
の噴射中心軸Ｘが上記Ｐ吸気ポート８から燃焼室６への
吸気の流れ方向（図１にＹで示す矢印の方向）と異な
り、上記Ｐ吸気ポート８からの吸気により生成されるス
ワールに上記燃料が載らないようになっている。Spray angle θ 1 in the small spray angle setting state
As shown by the chain double-dashed line in FIGS. 1 and 2, the fuel sprayed from the fuel injection valve 17 is set in a range not particularly adhering to the wall surface of the P intake port 8, and the sprayed fuel is All reach the combustion chamber 6 without colliding with the P intake port 8. Further, the injection center axis X of the fuel is generated by the intake air from the P intake port 8 unlike the intake air flow direction from the P intake port 8 to the combustion chamber 6 (the direction of the arrow indicated by Y in FIG. 1). The swirl is designed so that the above fuel will not be loaded.
【００２６】次に、上記コントロールユニット１８での
制御を図６に基いて説明する。Next, the control by the control unit 18 will be described with reference to FIG.
【００２７】まず、ステップＳ１でエンジン回転数およ
び吸入空気量などの検出値を読込み、ステップＳ２で上
記検出値に基いて得られた運転状態に応じて空燃比領域
の設定を行なう。この空燃比領域の設定はあらかじめ記
憶されたマップに基いて行われる。このマップは、図７
に示すように、所定のエンジン回転数Ｎ1 （例えば３０
００ｒｐｍ程度）より小さくかつ所定の負荷（吸入空気
量）より小さい範囲の低負荷運転領域を、理論空燃比よ
りもリーン側の所定の空燃比での燃料供給を行なうリー
ン領域とするように定められている。すなわち、上記低
負荷運転領域で、理論空燃比に対する設定空燃比の比率
λの値が１より大となる所定値の空燃比が設定される。
そして、このリーン領域に隣接する領域、すなわち、上
記エンジン回転数Ｎ1 よりも大きくかつ上記所定の負荷
よりも大きい中負荷運転領域および高負荷運転領域を、
上記理論空燃比と等しいかリッチ側の所定の空燃比での
燃料供給を行なうリッチ領域とするように定められてい
る。すなわち、中・高負荷運転領域で上記λ値が１以下
となる所定の空燃比が設定される。これらステップＳ１
およびＳ２によって運転状態に応じて空燃比の設定を行
なう空燃比設定手段２７が構成されている。First, in step S1, the detected values such as the engine speed and the intake air amount are read, and in step S2, the air-fuel ratio region is set according to the operating state obtained based on the detected values. The setting of the air-fuel ratio region is performed based on the map stored in advance. This map is shown in Figure 7.
As shown in, a predetermined engine speed N 1 (for example, 30
Is set to a lean region in which fuel is supplied at a predetermined air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. ing. That is, in the low load operation region, a predetermined value of the air-fuel ratio is set such that the ratio λ of the set air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio is greater than 1.
Then, a region adjacent to the lean region, that is, a medium load operating region and a high load operating region that are larger than the engine speed N 1 and larger than the predetermined load,
It is set to be a rich region in which fuel is supplied at a predetermined air-fuel ratio on the rich side that is equal to the stoichiometric air-fuel ratio. That is, a predetermined air-fuel ratio is set so that the λ value is 1 or less in the medium / high load operation region. These steps S1
And S2 constitute the air-fuel ratio setting means 27 for setting the air-fuel ratio according to the operating state.
【００２８】次に、ステップＳ３で上記空燃比領域の判
定を行なう。そして、リーン領域であれば、ステップＳ
４でアクチュエータ１９ａに信号を出力して開閉弁１９
を閉状態にするとともに、ステップＳ５でアクチュエー
タ２２に信号を出力して噴孔径変更部材２１を小噴霧角
設定状態にして、ステップＳ８に進む。また、上記ステ
ップＳ３での判定結果がリッチ領域であれば、ステップ
Ｓ６で上記アクチュエータ１９ａに信号を出力して上記
開閉弁１９を開状態にするとともに、ステップＳ７で上
記アクチュエータ２２に信号を出力して上記噴孔径変更
部材２１を大噴霧角設定状態にして、上記ステップＳ８
に進む。すなわち、リーン領域とされた低負荷運転領域
であれば開閉弁１９を閉じるとともに、図８に示すよう
に燃料噴射弁１７の噴霧角を小噴霧角θ1 に変更する。
また、リッチ領域とされた高負荷運転領域などであれば
上記開閉弁１９を開けるとともに、上記噴霧角を大噴霧
角θ2 に変更する。Next, in step S3, the air-fuel ratio range is determined. If it is a lean region, step S
4 outputs a signal to the actuator 19a to open / close the valve 19
Is closed and a signal is output to the actuator 22 in step S5 to set the injection hole diameter changing member 21 to the small spray angle setting state, and the flow proceeds to step S8. If the determination result in step S3 is in the rich region, a signal is output to the actuator 19a to open the on-off valve 19 in step S6, and a signal is output to the actuator 22 in step S7. The injection hole diameter changing member 21 to a large spray angle setting state, and the step S8 is performed.
Proceed to. That is, in the low load operation region which is the lean region, the on-off valve 19 is closed and the spray angle of the fuel injection valve 17 is changed to the small spray angle θ 1 as shown in FIG.
Further, in a high load operation region such as a rich region, the on-off valve 19 is opened and the spray angle is changed to the large spray angle θ 2 .
【００２９】なお、上記噴霧角の変更に際して、燃料噴
射弁１７が吸気行程に合わせて各シリンダ別に噴射する
タイムドインジェクションを行なうものである場合、上
記噴霧角の変更をその噴射の終了タイミングに合わせて
行なう。When the spray angle is changed, if the fuel injection valve 17 performs timed injection by injecting each cylinder in accordance with the intake stroke, the change of the spray angle is adjusted to the end timing of the injection. Do it.
【００３０】そして、ステップＳ８で設定された空燃比
に基いて燃料噴射弁１７から燃料を所定の噴霧角で噴射
し、リターンする。Then, based on the air-fuel ratio set in step S8, fuel is injected from the fuel injection valve 17 at a predetermined spray angle, and the process returns.
【００３１】上記の構成の燃料供給装置において、運転
状態が低負荷運転領域にある場合、開閉弁１９が閉じら
れてＰ吸気通路１４のみからの吸気となって、Ｓ吸気通
路１５が遮断された分吸気流速が大きくなるとともに、
Ｐ吸気ポート８が燃焼室６の接線方向に指向されている
ため、燃焼室６の円周方向のスワールが生成される。併
せて、燃料噴射弁１７の噴霧角が小噴霧角θ1 に変更さ
れて、噴霧された燃料がＰ吸気ポート８の壁面に衝突す
ることなく、点火プラグ７近傍を指向する噴射中心軸Ｘ
を中心とする比較的狭い範囲で噴射されるため、上記噴
霧された燃料の本体部分を上記スワールに載せずに点火
プラグ７の近傍に到達させることができる。これによ
り、その点火プラグ７の近傍にリッチな混合気の層を形
成することができ、上記点火プラグ７に対する成層化を
確実に図ることができる。従って、空燃比の設定がリー
ン領域であっても、着火性の向上を図ることができ、こ
れにより、リーンバーンにおける燃焼安定性の向上を図
ることができる。In the fuel supply device having the above-mentioned structure, when the operating condition is in the low load operating region, the on-off valve 19 is closed and the intake air is only from the P intake passage 14, and the S intake passage 15 is blocked. As the minute intake flow velocity increases,
Since the P intake port 8 is oriented tangentially to the combustion chamber 6, a swirl in the circumferential direction of the combustion chamber 6 is generated. At the same time, the spray angle of the fuel injection valve 17 is changed to the small spray angle θ1, and the sprayed fuel is directed toward the vicinity of the spark plug 7 without colliding with the wall surface of the P intake port 8
Since the fuel is injected in a relatively narrow range centered around the above, the sprayed fuel main body portion can reach the vicinity of the spark plug 7 without being placed on the swirl. As a result, a rich air-fuel mixture layer can be formed in the vicinity of the spark plug 7, and the ignition plug 7 can be reliably stratified. Therefore, even if the air-fuel ratio is set in the lean range, it is possible to improve the ignitability and thereby improve the combustion stability in lean burn.
【００３２】さらに、上記のように着火性の向上を図る
ことができるため、リーン領域を設定する運転領域を上
記低負荷運転領域よりも高負荷側に拡大させることがで
き、あるいは、リーン領域における空燃比のリーン側設
定における限界（リーンリミット）を拡大させることが
できる。この点について、噴霧角に対する着火性を確保
することができる空燃比のリーンリミットの変化特性に
ついて調べた結果を示す図９において、噴霧角を最大側
の値から徐々に小さくしていくと、リーンリミットがリ
ッチ側からリーン側に移行、すなわち、拡大する。これ
は、当初、噴霧角が大であるためＰ吸気ポート８の壁面
に噴霧燃料が付着していたのが徐々に減って、その分点
火プラグ７に直接到達する燃料が増大して着火性が向上
するためと考えられる。そして、上記壁面への燃料付着
が無くなる噴霧角θ0 （ほぼ２０度）から小さい噴霧角
の範囲で、上記リーンリミットはほぼ一定になってい
る。従って、噴霧燃料をＰ吸気ポート８の壁面に衝突さ
せないで燃焼室６内に吹き込むことができる上記噴霧角
θ0 を基準として、リーン領域における燃料噴射弁１７
の噴霧角を上記θ0 より小さい値に設定することによ
り、上記リーンリミットの拡大を図ることができる。Further, since the ignitability can be improved as described above, the operating region for setting the lean region can be expanded to the higher load side than the low load operating region, or in the lean region. The limit (lean limit) in setting the lean side of the air-fuel ratio can be expanded. With respect to this point, in FIG. 9 showing the results of examining the change characteristics of the lean limit of the air-fuel ratio capable of ensuring the ignitability with respect to the spray angle, when the spray angle is gradually decreased from the maximum value, the lean The limit shifts from the rich side to the lean side, that is, increases. Initially, the spray angle was large, so the amount of spray fuel that had adhered to the wall surface of the P intake port 8 gradually decreased, and the amount of fuel that directly reached the spark plug 7 increased by that amount, and the ignitability was increased. It is thought to improve. The lean limit is substantially constant in the range from the spray angle θ 0 (approximately 20 degrees) where the fuel does not adhere to the wall surface to the small spray angle. Therefore, the fuel injection valve 17 in the lean region is based on the spray angle θ 0 that allows the spray fuel to be blown into the combustion chamber 6 without colliding with the wall surface of the P intake port 8.
The lean limit can be expanded by setting the spray angle of No. 2 to a value smaller than θ 0 .
【００３３】一方、運転状態が高負荷運転領域にある場
合、開閉弁１９が開かれてＰおよびＳの吸気通路１４，
１５からの吸気となるとともに、燃料噴射弁１７の噴霧
角が大噴霧角θ2 に変更される。このため、上記燃料噴
射弁１７からの噴霧燃料の拡散範囲が上記大噴霧角θ2
の範囲に拡大して、一部がＰ吸気ポート８の壁面に衝突
して気化、霧化の促進を図ることができるとともに、そ
の燃料を上記Ｐ吸気ポート８からのスワールに載せるこ
とができる。そして、この燃料の載ったスワールが、Ｓ
吸気ポート９からの吸気により生成されるタンブルと衝
突して乱されるため、上記Ｐ吸気ポート８からの燃料と
空気とのミキシングを十分に行うことができる。しか
も、上記燃料噴射弁１７から噴射される燃料は、リッチ
領域の空燃比設定がなされているため、上記ミキシング
の促進と相俟って、上記高負荷運転領域での出力要求を
十分に満足させることができる。On the other hand, when the operating condition is in the high load operating region, the on-off valve 19 is opened and the P and S intake passages 14,
At the same time as intake air from 15, the spray angle of the fuel injection valve 17 is changed to the large spray angle θ 2 . Therefore, the diffusion range of the sprayed fuel from the fuel injection valve 17 is limited to the large spray angle θ 2
It is possible to expand the range to a part and collide with the wall surface of the P intake port 8 to promote vaporization and atomization, and at the same time, to put the fuel on the swirl from the P intake port 8. And the swirl with this fuel is S
Since it collides with the tumble generated by the intake air from the intake port 9 and is disturbed, the fuel and air from the P intake port 8 can be sufficiently mixed. Moreover, since the fuel injected from the fuel injection valve 17 is set to have an air-fuel ratio in the rich region, the output demand in the high load operation region is sufficiently satisfied in combination with the promotion of the mixing. be able to.
【００３４】図１０は燃料噴射弁１７の噴霧角に対する
トルクの変化特性を示したものであり、噴霧角を大きく
するほど出力トルクは増大している。これは、噴霧角が
大きくなるほど、燃料の気化、霧化および空気とのミキ
シングを上記のように促進させることができるためと考
えられる。FIG. 10 shows the change characteristics of the torque with respect to the spray angle of the fuel injection valve 17, and the output torque increases as the spray angle increases. It is considered that this is because the larger the spray angle, the more the fuel vaporization, atomization, and mixing with air can be promoted as described above.
【００３５】つまり、低負荷運転領域において、着火性
に重点をおいて成層化の促進を図ることによりリーンバ
ーンの燃焼安定性およびリーン領域の拡大を図ることが
でき、高負荷運転領域において、燃料の気化、霧化およ
び空気とのミキシングの促進を図ることにより確実に要
求出力を発揮させることができ、全体として、燃費の改
善を図ることができるものである。That is, in the low load operation region, the ignition stability is emphasized to promote the stratification, so that the combustion stability of the lean burn and the lean region can be expanded. By promoting vaporization, atomization, and mixing with air, the required output can be reliably exhibited, and the fuel efficiency can be improved as a whole.
【００３６】さらに、上記空燃比設定手段２７は低負荷
運転領域〜高負荷運転領域において上記リーン領域とリ
ッチ領域とが隣り合わせで領域設定されており、運転状
態に応じてリーン側空燃比の所定値と、リッチ側空燃比
の所定値とに相互に切換えられる。つまり、空燃比を徐
々に増減させるのではなく、リーン側およびリッチ側の
２つの空燃比間で一気に変更させるようにしているた
め、そのリーン側およびリッチ側空燃比の各値の設定を
例えば空燃比１６付近を挟んでリーン側およびリッチ側
の値を選択することにより、ＮＯｘの発生を効果的に抑
制することができる。すなわち、ＮＯｘは、一般に、空
燃比１６付近で発生量が最大となり、それよりもリーン
側もしくはリッチ側の空燃比で急速に減少する傾向にあ
るため、このＮＯｘの最大発生段階である空燃比１６付
近を飛び越えて空燃比の変換を行なうことにより、空燃
比を徐々に増減させる場合と比べて、ＮＯｘの発生量を
低減させることができる。しかも、噴霧角変更手段２０
で、上記リーン側空燃比とリッチ側空燃比との切換に同
期させて、燃料噴射弁１７の噴霧角の大小切換を行なっ
ているため、上記ＮＯｘの発生をより効果的に抑制する
ことができる。Further, in the air-fuel ratio setting means 27, the lean region and the rich region are set adjacent to each other in the low-load operating region to the high-load operating region, and a predetermined value of the lean-side air-fuel ratio is set according to the operating condition. And the rich side air-fuel ratio is switched to a predetermined value. That is, instead of gradually increasing or decreasing the air-fuel ratio, the air-fuel ratio is changed at once between two lean-side and rich-side air-fuel ratios. Generation of NOx can be effectively suppressed by selecting the lean side value and the rich side value with the vicinity of the fuel ratio 16 interposed therebetween. That is, NOx generally has a maximum amount of generation in the vicinity of the air-fuel ratio 16 and tends to decrease rapidly at the lean-side or rich-side air-fuel ratio, so that the maximum generation stage of NOx is the air-fuel ratio 16 By jumping over the vicinity and converting the air-fuel ratio, the amount of NOx generated can be reduced as compared with the case where the air-fuel ratio is gradually increased or decreased. Moreover, the spray angle changing means 20
Since the spray angle of the fuel injection valve 17 is switched between large and small in synchronism with the switching between the lean side air-fuel ratio and the rich side air-fuel ratio, the generation of NOx can be suppressed more effectively. ..
【００３７】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その他種々の変形例を包含するものであ
る。すなわち、上記実施例では、燃料噴射弁１７を所定
位置に固定的に設けているが、これに限らず、例えば、
リーン領域への切換に伴って噴霧角の大から小への変更
に加えて燃料噴射弁を噴射中心軸Ｘ上に燃焼室６側にわ
ずかに前進させてもよい。この場合、同じ小噴霧角θ1
であっても、Ｐ吸気ポート８から燃焼室６への開口部に
おける噴霧燃料の投影面積を前進させた分小さくするこ
とができ、噴霧燃料をＰ吸気ポート８からのスワールに
載せずに点火プラグ７近傍までより確実に到達させるこ
とができる。これにより、着火性のより向上を図ること
ができ、その結果、図９に一点鎖線で示すようにリーン
リミットをより拡大させることができる。The present invention is not limited to the above embodiment, but includes various other modifications. That is, in the above embodiment, the fuel injection valve 17 is fixedly provided at a predetermined position, but the present invention is not limited to this, and for example,
The fuel injection valve may be slightly advanced to the combustion chamber 6 side on the injection central axis X in addition to the change of the spray angle from the large to the small in accordance with the switching to the lean region. In this case, the same small spray angle θ 1
Even if it is, the projected area of the sprayed fuel at the opening from the P intake port 8 to the combustion chamber 6 can be reduced by the amount of advancing, and the sprayed fuel is not placed on the swirl from the P intake port 8 It is possible to reach the vicinity of 7 more reliably. As a result, it is possible to further improve the ignitability, and as a result, it is possible to further increase the lean limit as shown by the alternate long and short dash line in FIG.
【００３８】上記実施例では、空燃比設定手段２７でリ
ーン領域もしくはリッチ領域の設定をして各領域で１つ
の空燃比の値を設定するようにしているが、これに限ら
ず、例えば各領域で２つ以上の値を運転状態に応じて段
階的に設定するようにしてもよい。In the above embodiment, the air-fuel ratio setting means 27 sets the lean region or the rich region, and one air-fuel ratio value is set in each region. However, the present invention is not limited to this and, for example, each region is set. Therefore, two or more values may be set stepwise according to the operating state.
【００３９】また、上記実施例では、噴霧角変更手段２
０を大小２つの孔２５，２６を有する噴孔径変更部材２
１を用いて上記リーン領域とリッチ領域とで噴霧角を大
小２つの噴霧角θ1 ，θ2 に相互に変更するように構成
しているが、これに限らず、例えば径の異なる３つ以上
の孔を順に形成し、上記リーン領域もしくはリッチ領域
内で運転状態に応じて噴霧角を段階的に大小変更させて
もよい。Further, in the above embodiment, the spray angle changing means 2
0 is a nozzle hole diameter changing member 2 having two large and small holes 25 and 26
1 is used to mutually change the spray angle in the lean region and the rich region into two large and small spray angles θ 1 and θ 2 , but the present invention is not limited to this, and for example, three or more different diameters are used. The holes may be sequentially formed, and the spray angle may be changed stepwise in the lean region or the rich region depending on the operating state.
【００４０】さらに、上記実施例では共通吸気通路１６
の上流側の詳細な説明を省略しているが、その共通吸気
通路１６の上流側位置に他の燃料噴射弁を設けて、この
燃料噴射弁から運転状態に応じて燃料噴射を行なうよう
にしてもよい。Further, in the above embodiment, the common intake passage 16
Although detailed description of the upstream side of the above is omitted, another fuel injection valve is provided at the upstream side position of the common intake passage 16 so that fuel injection is performed from this fuel injection valve according to the operating state. Good.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明におけるエンジンの燃料供給装置によれば、低負荷運
転領域にある場合、空燃比設定手段でリーン領域とされ
て理論空燃比よりもリーン側の空燃比の燃料供給が行わ
れるとともに、噴霧角変更手段により燃料噴射弁の噴霧
角がリッチ領域よりも小噴霧角に変更されるため、噴霧
燃料が点火プラグ寄りに指向された噴射中心軸を中心と
する比較的狭い範囲で噴射されて、上記噴霧燃料の本体
部分をＰ吸気ポートからのスワールに載せずに点火プラ
グの近傍に到達させることができる。このため、空燃比
がリーン領域に設定されても、上記点火プラグに対する
成層化を確実に図ることができ、着火性の向上を図るこ
とができ、これにより、リーンバーンにおける燃焼安定
性の向上を図ることができる。さらに、上記のように着
火性の向上を図ることができるため、リーン領域のさら
に高負荷側への拡大を図ることができる。As described above, according to the fuel supply system for an engine of the present invention, when the engine is in the low load operation range, the air-fuel ratio setting means sets it to the lean range, so that the air-fuel ratio is higher than the theoretical air-fuel ratio. Fuel is supplied at an air-fuel ratio on the lean side, and the spray angle changing means changes the spray angle of the fuel injection valve to a smaller spray angle than in the rich region, so the spray fuel is directed toward the spark plug. By being injected in a relatively narrow range centered on the shaft, the main body portion of the sprayed fuel can reach the vicinity of the spark plug without being placed on the swirl from the P intake port. Therefore, even if the air-fuel ratio is set in the lean range, stratification of the ignition plug can be reliably achieved, and the ignitability can be improved, which improves the combustion stability in lean burn. Can be planned. Further, since the ignitability can be improved as described above, the lean region can be expanded to the higher load side.
【００４２】一方、高負荷運転領域にある場合、噴霧燃
料の噴霧角がリーン領域よりも大きくＰ吸気ポートによ
る吸気との接触範囲も大きいため、気化、霧化の促進を
図ることができるとともに、上記Ｐ吸気ポートからのス
ワールに載せることができる。そして、この燃料の載っ
たスワールが、Ｓ吸気ポートからの吸気により乱される
ため、上記噴霧燃料と空気とのミキシングを十分に行う
ことができる。On the other hand, in the high load operation region, the spray angle of the sprayed fuel is larger than that in the lean region and the contact range with the intake air through the P intake port is large, so that the vaporization and atomization can be promoted. It can be mounted on the swirl from the P intake port. Since the swirl on which the fuel is placed is disturbed by the intake air from the S intake port, it is possible to sufficiently mix the atomized fuel with the air.
【００４３】従って、全体として、燃費の改善を図るこ
とができるものである。Therefore, the fuel consumption can be improved as a whole.
【００４４】また、請求項２記載の発明によれば、上記
請求項１記載の発明による効果に加えて、空燃比設定手
段において低負荷運転領域〜高負荷運転領域の運転状態
に応じてリーン領域とリッチ領域とに相互に切換えられ
るため、そのリーン領域およびリッチ領域での空燃比の
各値の設定をＮＯｘの発生が最大となる値１６付近を挟
んでリーン側およびリッチ側の値を選択することによ
り、空燃比を徐々に増減させて上記空燃比値１６による
燃料供給を行なう場合と比べて、ＮＯｘの発生の増大を
抑制することができる。しかも、噴霧角変更手段によ
り、上記リーン領域とリッチ領域との切換に同期させ
て、燃料噴射弁の噴霧角の大小切換が行われるため、リ
ーン領域とリッチ領域との相互移行に際しての上記ＮＯ
ｘ発生の増大抑制をより効果的に行うことができる。According to the invention of claim 2, in addition to the effect of the invention of claim 1, in the air-fuel ratio setting means, the lean region is set in accordance with the operating state of the low load operating region to the high load operating region. And the rich region, the values of the air-fuel ratio in the lean region and the rich region are set so that the lean side and the rich side are selected with a value of around 16 at which NOx is maximized. As a result, it is possible to suppress an increase in the generation of NOx as compared with the case where the air-fuel ratio is gradually increased and decreased to supply the fuel at the air-fuel ratio value 16. Moreover, the spray angle changing means switches the spray angle of the fuel injection valve between the lean region and the rich region in synchronism with the switching between the lean region and the rich region.
It is possible to more effectively suppress the increase in x generation.
【００４５】さらに、請求項３記載の発明によれば、リ
ーン領域における燃料噴射弁の噴霧角がＰ吸気ポートの
壁面に衝突しない範囲に設定されるため噴霧燃料のほぼ
すべてを燃焼室内に噴射することができるとともに、上
記燃料噴射弁の噴射中心軸が点火プラグ近傍を指向して
いるため、上記噴霧燃料を点火プラグまでより確実に到
達させることができる。これにより、上記請求項１記載
の発明による効果をより確実に達成することができる。Further, according to the third aspect of the invention, since the spray angle of the fuel injection valve in the lean region is set to a range that does not collide with the wall surface of the P intake port, almost all of the spray fuel is injected into the combustion chamber. In addition, since the injection center axis of the fuel injection valve is oriented near the spark plug, the sprayed fuel can reach the spark plug more reliably. As a result, the effect according to the invention described in claim 1 can be achieved more reliably.
【図１】本発明の実施例を示す簡略平面図である。FIG. 1 is a simplified plan view showing an embodiment of the present invention.
【図２】図１の実施例の正面方向の簡略断面図である。2 is a simplified sectional view in the front direction of the embodiment of FIG.
【図３】図５のＡ−Ａ線から見た噴孔径変更部材の矢視
図である3 is a view of the nozzle hole diameter changing member as seen from the line AA of FIG.
【図４】小噴霧角設定状態における燃料噴射弁と噴孔径
変更部材との断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a fuel injection valve and an injection hole diameter changing member in a small spray angle setting state.
【図５】大噴霧角設定状態における燃料噴射弁と噴孔径
変更部材との断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a fuel injection valve and an injection hole diameter changing member in a large spray angle setting state.
【図６】コントロールユニットでの制御を示すフローチ
ャートである。FIG. 6 is a flowchart showing control by a control unit.
【図７】エンジン回転数と負荷との関係における空燃比
領域のマップである。FIG. 7 is a map of an air-fuel ratio region in the relationship between engine speed and load.
【図８】エンジン回転数と負荷との関係における噴霧角
のマップである。FIG. 8 is a map of spray angles in relation to engine speed and load.
【図９】噴霧角とリーンリミットとの関係図である。FIG. 9 is a relationship diagram between a spray angle and a lean limit.
【図１０】噴霧角とトルクとの関係図である。FIG. 10 is a relationship diagram between a spray angle and torque.
１ エンジン ２ シリンダ ６ 燃焼室 ７ 点火プラグ ８ Ｐ吸気ポート ９ Ｓ吸気ポート １４ Ｐ吸気通路 １５ Ｓ吸気通路 １７ 燃料噴射弁 １９ 開閉弁 ２０ 噴霧角変更手段 ２７ 空燃比設定手段 Ｘ 噴射中心軸 1 Engine 2 Cylinder 6 Combustion Chamber 7 Spark Plug 8 P Intake Port 9 S Intake Port 14 S Intake Passage 15 S Intake Passage 17 Fuel Injection Valve 19 On-off Valve 20 Spray Angle Change Means 27 Air-Fuel Ratio Setting Means X Injection Center Axis
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ Ｃ 7813−3Ｇ 45/00 ３０１ Ｇ 7536−3Ｇ Ｆ０２Ｍ 69/00 ３６０ Ａ 7825−3Ｇ Ｆ０２Ｐ 13/00 ３０３ Ａ (72)発明者 橋本 一彦 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical display location F02D 41/04 305 C 7813-3G 45/00 301 G 7536-3G F02M 69/00 360 A 7825- 3G F02P 13/00 303 A (72) Inventor Kazuhiko Hashimoto 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Mazda Motor Corporation
Claims (3)
ールを生成させるスワール生成用のＰ吸気ポートと、Ｓ
吸気ポートとが互いに独立して開口され、Ｐ吸気通路が
Ｐ吸気ポートを介して連通され、かつ、Ｓ吸気通路がＳ
吸気ポートを介して連通されており、上記Ｓ吸気通路に
低負荷運転領域で閉じる開閉弁が設けられているエンジ
ンの燃料供給装置において、 Ｐ吸気通路およびＳ吸気通路の内のＰ吸気通路に設けら
れ、かつ、噴射中心軸が上記燃焼室におけるＰ吸気ポー
トの開口部の中心位置より上記燃焼室の略中心部に配置
された点火プラグ寄りに指向するように配置された燃料
噴射弁と、 理論空燃比よりもリーン側の空燃比で燃料供給が行われ
るリーン領域を上記開閉弁が閉状態となる低負荷運転領
域に設定し、かつ、上記理論空燃比よりもリッチ側の空
燃比で燃料供給が行われるリッチ領域を上記開閉弁が開
状態となる他の運転領域に設定する空燃比設定手段と、 上記空燃比設定手段により設定されたリーン領域で、上
記燃料噴射弁の噴射中心軸を中心として燃料が拡散され
る範囲の内角である噴霧角をリッチ領域における噴霧角
よりも小さくする噴霧角変更手段とを備えていることを
特徴とするエンジンの燃料供給装置。1. A P intake port for swirl generation for generating swirl in the combustion chamber of an engine, and S
The intake ports are opened independently of each other, the P intake passage is communicated with the P intake port, and the S intake passage is S.
In a fuel supply device for an engine, which is communicated through an intake port and is provided with an opening / closing valve that closes in the low load operation region in the S intake passage, the P intake passage and the P intake passage of the S intake passage are provided. And a fuel injection valve disposed such that the injection center axis is directed toward the ignition plug disposed substantially in the center of the combustion chamber from the center position of the opening of the P intake port in the combustion chamber. Set a lean region where fuel is supplied at an air-fuel ratio leaner than the air-fuel ratio to a low-load operating region where the on-off valve is closed, and supply fuel at an air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio. The air-fuel ratio setting means for setting the rich region in which the on-off valve is opened to another operating region, and the lean region set by the air-fuel ratio setting means, the injection center axis of the fuel injection valve The fuel supply apparatus for an engine fuel characterized in that it comprises a spray angle changing means to be smaller than the spray angle in the rich region the spray angle is interior angle range to be spread as.
リーン領域に隣接して領域設定されるリッチ領域とを運
転状態に応じて相互に切換えるように構成されており、 噴霧角変更手段が上記空燃比設定手段でのリーン領域か
らリッチ領域への切換に同期してリーン領域の噴霧角よ
りも大きい噴霧角に変更するように構成されている請求
項１記載のエンジンの燃料供給装置。2. The air-fuel ratio setting means is configured to switch between a lean range and a rich range set adjacent to the lean range depending on the operating condition, and the spray angle changing means is provided. 2. The fuel supply device for an engine according to claim 1, wherein the spray angle is changed to a spray angle larger than the spray angle of the lean region in synchronization with the switching from the lean region to the rich region by the air-fuel ratio setting means.
トの壁面に衝突しない範囲に設定され、かつ、噴射中心
軸が点火プラグ近傍を指向するように設定されている請
求項１記載のエンジンの燃料供給装置。3. The fuel for an engine according to claim 1, wherein the spray angle in the lean region is set in a range where it does not collide with the wall surface of the P intake port, and the injection center axis is set to be directed near the spark plug. Supply device.
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|---|---|---|---|
| JP4131296A JP3040596B2 (en) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Engine fuel supply |
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| JP4131296A JP3040596B2 (en) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Engine fuel supply |
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|---|---|
| JPH05321795A true JPH05321795A (en) | 1993-12-07 |
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ID=15054654
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4131296A Expired - Fee Related JP3040596B2 (en) | 1992-05-25 | 1992-05-25 | Engine fuel supply |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3040596B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996022457A1 (en) * | 1995-01-20 | 1996-07-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas cleaning method for internal combustion engine |
| US5775099A (en) * | 1994-04-12 | 1998-07-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of purifying the exhaust of an internal combustion engine |
| KR100405784B1 (en) * | 2000-12-13 | 2003-11-15 | 현대자동차주식회사 | Particle size control device for injector |
| JP2007247425A (en) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Nissan Motor Co Ltd | Deposit cleaning device of internal combustion engine |
-
1992
- 1992-05-25 JP JP4131296A patent/JP3040596B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5775099A (en) * | 1994-04-12 | 1998-07-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of purifying the exhaust of an internal combustion engine |
| WO1996022457A1 (en) * | 1995-01-20 | 1996-07-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust gas cleaning method for internal combustion engine |
| KR100405784B1 (en) * | 2000-12-13 | 2003-11-15 | 현대자동차주식회사 | Particle size control device for injector |
| JP2007247425A (en) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Nissan Motor Co Ltd | Deposit cleaning device of internal combustion engine |
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| JP3040596B2 (en) | 2000-05-15 |
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